【正文】 該工藝是江蘇省太湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠除磷脫氮提標改造技術攻關示范科研項目，對膜生物反應器（MBR）和交替式生物處理池（UNITANK）工藝優(yōu)化運行方面進行深入探索，環(huán)溝型改良 A2/O 工藝在高效除磷脫氮機理和工藝研究方面取得創(chuàng)新成果，達到國際先進水平。當入流污水的 BOD5/TKN 或 BOD5/TP 較低時，東勝區(qū)罕臺鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報告中國市政工程華北設計研究總院39較適用 UCT 工藝，獲得這一效果的代價是增加從缺氧池出流液到厭氧池的回流，增加了電耗。通過這樣的修正，可以避免因回流污泥中的 NO3N 回流至厭氧段，干擾磷的厭氧釋放，而降低磷的去除率。國外經過研究和實踐，成功開發(fā)了 UCT 工藝，提供了一個較好的解決辦法?？傮w來說，對于碳源較豐富的情況，這種工藝運轉穩(wěn)定可靠，除磷脫氮程度高，其出水水質很好，在對出水氮磷要求嚴格時，多采用這種方法。目前，該法在國內外使用較為廣泛。該布置在理論上基于這樣一種認識，即：聚磷微生物有效釋磷水平的充分與否，對于提高系統(tǒng)的除磷能力具有極端重要的意義，厭氧區(qū)在前可以使聚磷微生物優(yōu)先獲得碳源并得以充分釋磷。其特點是厭氧、缺氧、好氧三段功能明確，界線分明，可根據(jù)進水條件和出水要求，人為的創(chuàng)造和控制三段的時空比例和運轉條件，只要碳源充足（TKN/COD≤ 或 BOD/TKN≥4）便可根據(jù)需要達到比較高的脫氮率。2）A 2/O 法目前在國內外較為流行的 A2/O 工藝包括：常規(guī) A2/O 工藝、UCT 工藝、改良 UCT工藝，環(huán)溝型改良 A2/O 工藝等。奧貝爾氧化溝的缺點是池深較淺，一般為 左右，占地面積較大，因為池型為橢圓型，對地塊的有效利用較差。奧貝爾氧化溝具有同時硝化、反硝化的特性，在氧化溝前面增加一座厭氧選擇池，便構成了生物脫氮除磷系統(tǒng)。奧貝爾氧化溝是橢圓型的，通常有三條同心曝氣渠道（也有兩條或更多條渠道） 。雙溝式和三溝式由于各溝交替運行，明顯的缺點是設備利用率低，三溝式的設備利用率只有 58%，設備配置多，使一次性設備投資大。三溝交替進水，兩外溝交替出水，兩外溝分別作為曝氣池或沉淀池交替運行，不需沉淀池及污泥回流設備，同 DE 型氧化溝相同，需要的自動化程度高。溝內設有轉刷和水下攪拌器，實現(xiàn)硝化過程，由于周期性的變換進出水方向（需啟閉進出水堰門）和變換轉刷和水下攪拌器的運行狀態(tài)，因此必須通過計算機控制操作，對自控要求較高。DE 型氧化溝為雙溝組成，氧化溝與沉淀池分建，有獨立的污泥回流系統(tǒng)，DE 型氧化溝可按除磷脫氮等多種工藝運行。也有將卡魯塞爾氧化溝池深設計為 6m 或更深的情況，但需要采用潛水推流器提供額外動力。最近 DHV公司又開發(fā)了卡魯塞爾 2022 型，把厭氧/缺氧/好氧與氧化溝循環(huán)式曝氣渠巧妙的結合起來，改變了原調節(jié)性差，脫氮除磷效果低的缺點，但水力設計更為復雜。表曝機把水推向曝氣區(qū)，水流連續(xù)經過幾個曝氣區(qū)后經堰口排出。該工藝在曝氣渠道端部裝有低速東勝區(qū)罕臺鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報告中國市政工程華北設計研究總院36表面曝氣機。近十年來由于曝氣裝置的不斷改進、完善及池形的合理設計，彌補了氧化溝過去的缺點。氧化溝是活性污泥法的一種改進型，具有除磷脫氮功能，其曝氣池為封閉的溝渠，廢水和活性污泥的混合液在其中不斷循環(huán)流動，因此氧化溝又名“連續(xù)循環(huán)曝氣法” 。因此,本工程不推薦采用 BAF 工藝，只考慮在活性污泥法工藝中優(yōu)選出最佳的處理工藝。但是缺點是一次性投資高，由于集生物接觸氧化和過濾于一體，控制、運行過程復雜，自動化程度高，耗藥量大，產泥量高，運行費用高。比較典型的除磷脫氮生物膜工藝為 BAF 工藝。目前常規(guī)的污水生物處理工藝主要有活性污泥法工藝與生物膜法工藝兩種。一般情況下厭氧區(qū)的水力停留時間 1～2hr 即可滿足要求。在有效釋放過程中，磷的釋放量與有機物的轉化量之間存在 著 良 好 的 相 關 性 ， 在 有 效 釋 放 過 程 中 ， 磷 的 厭 氧 釋 放 可 使 污 泥 的 好 氧 吸 磷 能力 大 大 提 高 ， 每 厭 氧 釋 放 1mg 磷 ， 好 氧 條 件 下 可 吸 收 ～ 磷 ， 厭 氧 時 間 加 長 ， 無效 釋 放 逐 漸 增 加 ， 平 均 厭 氧 釋 放 1mgP 所 產 生 的 好 氧 吸 磷 能 力 將 降 至 1mg 磷 以 下 ， 甚 至達 到 磷 。在除磷（脫氮）系統(tǒng)的厭氧區(qū)中，含聚磷菌的回流污泥與污水混合后，在初始階段出現(xiàn)磷的有效釋放，隨著時間的延長，污水中的易降解有機物被耗完以后，雖然吸收和貯存有機物的過程基本上已經停止，但微生物為了維持基礎生命活動，仍將不斷分解聚磷，并把分解產物（磷）釋放出來，雖然此時釋磷總量不斷提高，但單位釋磷量所產生的吸磷能力將隨無效釋放量的加大而降低。磷的厭氧釋放可以分為二部分：有效釋放和無效釋放，有效釋放是指磷被釋放的同時，有機物被吸收到細胞內，并在細胞內貯存，即磷的釋放是有機物吸收轉化這一耗能過程的偶聯(lián)過程。生物除磷主要是通過排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少將對除磷效果產生影響，一般污泥齡短的系統(tǒng)產生的剩余污泥量較多，可以取得較高的除磷效果。生物脫氮過程如下圖所示。由此可見，生物脫氮系統(tǒng)中硝化與反硝化反應需要具備如下條件：硝化階段：足夠的溶解氧，DO 值 2mg/l 以上；合適的溫度，最好 20℃，不能低于10℃；足夠長的污泥泥齡；合適的 pH 條件。生物脫氮系統(tǒng)中，硝化菌增長速度較緩慢，所以，要有足夠的污泥泥齡。整個生物脫氮過程就是氮的分解還原反應，反應能量從有機物中獲取。c. 生物脫氮除磷工藝簡述（1）生物脫氮原理生物脫氮是利用自然界氮的循環(huán)原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有機物轉化成硝酸鹽氮，而后在好氧條件下，由硝化菌作用變成硝酸鹽氮，這階段稱為好氧硝化。根據(jù)進水水質和出水水質的規(guī)定，可測算出各項污染物的去除率，如表 35 所示。根據(jù)以上分析，本工程可以采用生物法對污水進行脫氮除磷處理。 一 般 低 分 子 易 降 解 的 有 機 物 誘 導 磷 釋 放 的 能 力 較 強 ， 高 分 子 難 降 解 的 有 機 物 誘 導磷 釋 放 的 能 力 較 弱 。 為了 保 證 污 水 廠 建 成 后 出 水 TN 可 以 穩(wěn) 定 達 標 ， 要 在 設 計 上 采 取 得 當 措 施 ， 以 達 到 最 佳 的處 理 效 果 。 污水可生化性評價參考數(shù)據(jù) 表 41 BOD5/CODcr ～ ～ 可生化性 好 較好 較難 不宜本工程污水處理廠進水水質 BOD5/CODcr＝，屬于可生化性較好的污水。本工程水質特點為：TN 的去除率要達到 67%，NH 3N 的去除率達到 73%，TP 去除率達到 92%，因此本工程必須采用具有生物脫氮除磷功能的污水處理工藝，而且要達到國家一級 A 排放標準及中水回用要求，還必須在污水二級脫氮除磷生物處理的基礎上增加深度處理、除鹽和尾水消毒等后續(xù)處理工藝。（2）能去除大量的 COD 并具有良好的硝化和反硝化功能。（4）運行管理方便，運轉靈活，并可根據(jù)不同的進水水質和出水水質要求調整運行方式和工藝參數(shù)，最大限度地發(fā)揮處理裝置和處理構筑物的處理能力。（2）技術成熟，處理效果穩(wěn)定，保證在確定的進水水質的前提下出水水質達到預定的排放標準。污水處 理 及 中 水 回 用 工 藝 方 案 的 選 擇 及 優(yōu) 化 對 確 保 將 來 的 運 行 性 能 及 降 低 運 行 費 用 至 關 重 要 。6 環(huán)境影響 處于鎮(zhèn)區(qū)下游及低風頻方向。4 供水供電 供水、供電較方便。 擬定廠址的特點 表 36序號 項目 特點1 現(xiàn)狀地形 大部分地形相對平坦，東側為河灘階地2 污水排放 廠址緊鄰受納水體罕臺川河左岸，尾水排放方便。場地區(qū)域屬侵蝕堆積河谷地形，微地貌一般屬一級堆積階地，局部為階地后緣與丘陵斜坡過渡地形，現(xiàn)狀地勢一般較低，局部較高，地面高程為 ～ m，地形起伏一般較小，地形總體傾于東，地面坡度一般為 %～%，局部最大可達%。 廠址的確定根據(jù)罕臺鎮(zhèn)控制性詳細規(guī)劃，以及建設單位選址意見，本工程擬定的唯一廠址位于規(guī)劃鎮(zhèn)區(qū)的北側，罕臺川的左岸，處于鎮(zhèn)區(qū)的下游，也是目前正在施工的污水主管道的排水方向。東勝區(qū)罕臺鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報告中國市政工程華北設計研究總院29 中水主要出水水質指標 表 34序號 項目 單位 指標1 pH 2 色度 ≤ 度 303 嗅 無不快感4 SS ≤ 度 55 BOD5 ≤ mg/l 106 NH3N ≤ mg/l 57 溶解氧 ≥ mg/l 8 總氮 ≤ mg/l 159 總磷（以P計） ≤ mg/l 10 總大腸菌群 ≤ 個/l 311 余氯 ≤ mg/l接觸30min后≥ ，管網(wǎng)末端≥12 溶解性總固體（TDS） mg/l 1000 處理程度根據(jù)確定的進水水質和所要達到的出水水質，本工程污水處理廠各主要污染物去除率見表 35。根據(jù)一些資料記載及類似工程經驗，在當?shù)仫嬘盟捎命S河水時，當?shù)匚鬯畯S污染物指標溶解性總固體（TDS）會超過 1000mg/L 時，水質波動 1100mg/l3000mg/l 之間，溶解性總固體（TDS）指標，污水處理工藝和中水處理工藝基本不去除，如果原污水中溶解性總固體超標，只能通過除鹽工藝去除。因此，罕臺鎮(zhèn)中水處理后出水應當滿足《污水再生利用工程設計規(guī)范》中“城市雜用水水質控制指標” 和“ 景觀環(huán)境用水的中水水質控制指標” ，為了便于比較，各種水質標準見下表 33。如果確定的出水標準低，出水水質差，不能滿足用戶的要求，將影響到中水的推廣利用；反之，如果確定的水質標準過高，雖然可以滿足用戶的要求，但是由于處理成本高，水價過高，用戶也不會接受，在目前中水價格與其它水源價格尚未形成合理的比價關系的情況下，為了搞 好 中 水 資 源 的 產 業(yè) 化 保 證 中 水 運 營 企 業(yè) 的 保 本 微 利 運 轉 ， 必 須 確 定 適 當 的 中 水 出水 水 質 。因此水資源對于罕臺鎮(zhèn)具有重要的戰(zhàn)略資源地位，污水處理后回用至工業(yè)企業(yè)和城市雜用水勢在必行。為避免對環(huán)境的影響，結合污水回用的要求，本工程出水排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級 A 標準，其基本控制項目及選擇控制項目最高允許排放標準如下。東勝區(qū)罕臺鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報告中國市政工程華北設計研究總院26全國城市污水典型水質濃度分類表(單位：mg/L) 表 32項 目 CODcr BOD SS TN NH3N TP平均污水 500 250 240 95 50 8高濃度污水 1000 400 600 100 45 12中等濃度污水 450 200 250 40 25 6低濃度污水 250 120 150 25 10 4超低濃度污水 100 50 70 15 10 綜合考慮罕臺鎮(zhèn)產業(yè)定位，以及將來的發(fā)展及居民、企業(yè)環(huán)保意識增強，節(jié)水意識提高，污水濃度增加，結合東勝城區(qū)污水處理廠實際運行的進水水質資料，確定本工程設計進水水質為：CODcr 450mg/lBOD5 200mg/lSS 250mg/lTN 45mg/lNH3N 30mg/l TP 6mg/l 出水水質內蒙古地區(qū)屬于嚴重缺水地區(qū)，污水處理后出水作為水資源回用，原則上基本不外排。根據(jù)罕臺鎮(zhèn)控制性規(guī)劃工業(yè)發(fā)展定位，確定排入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)內的工業(yè)綜合廢水水質如下：CODcr ≤500mg/L BOD5 ≤200mg/L SS ≤300mg/L3）城市污水水質預測城市污水應由生活污水和工業(yè)廢水組成，根據(jù)上述污水量預測結果，同時結合城鎮(zhèn)工業(yè)廢水量和生活污水量預測結果，可以得出二者的比值約為 :1，按照各自的水量及水質加權平均計算，則可得城市污水水質預測結果如下表所示。d。根據(jù)水量預測，城市綜合生活用水量指標為 150 L/capd，取值為 g/capd，取值為 5 g/capd，取值為 40g/capd，取BOD5 值為 25g/cap 1）生活污水水質預測按國家相應的規(guī)范規(guī)定人均污染物排放量和污染物指標，可推算出生活污水中污染物濃度。而大部分加工業(yè)園區(qū)的建設為規(guī)劃遠景目標，因此，在 2020 年以前的城區(qū)污水應以城市生活污水為主，工業(yè)廢水為輔而組成。東勝區(qū)罕臺鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報告中國市政工程華北設計研究總院243. 進出水水質及廠址的確定 進出水水質的確定 進水水質為了保證罕臺鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程建成后正常運行，進水水質的確定是非常重要的環(huán)節(jié)。/d，遠期2020 年建設規(guī)模 萬 m179。/d） 2 污水排放系數(shù) 3 城市污水量（萬 m179。則本工程污水量預測結果，如下表所示。/d） 東勝區(qū)罕臺鎮(zhèn)污水處理及中水回用工程可行性研究報告中國市政工程華北設計研究總院23 污水量規(guī)模城市污水量一般以城市污水綜合排放系數(shù)，根據(jù)